Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Технологические методы предупреждения холодных трещин



1. Регулирование термического цикла сварки. Этот процесс осуществляется за счет правильного выбора режимов сварки и по­догрева свариваемых кромок. Последовательность выбора режимов должна быть следующей.

Режимы сварки рассчитывают исходя из условий получения требуемой глубины проплавления и размеров шва. Затем рассчитывают действительную скорость охлаждения при сварке на выбранных режимах и сравнивают ее с критическими скоростями для дан­ной стали - WKpl и WKp2. Если WКр2< W< Wкр1 то режим подобран правильно.

Если действительная скорость охлаждения выше WKp1, назначают предварительный подогрев и рассчитывают его режимы, чтобы обеспечить соотношение WKp2< W< WKp1. Если свариваются многослойные швы, то каждый предыдущий шов может выполнять роль подогрева для последующего. Температуру подогрева при этом можно регулировать, выбирая соответствующим образом длину шва. Если предыдущий шов длинный, то до начала выполнения последующего он может остыть и температура подогрева будет незначительной. При уменьшении длины последовательно свариваемых участков температура предварительного подогрева увеличивается.

Если действительная скорость охлаждения меньше WKp2, стремятся снизить погонную энергию при сварке, например увеличением скорости сварки, снижением тока. Для многослойных швов увеличивается длина участков, на которые разбивается изделие при сварке. В ряде случаев отказываются от сварки горкой и каскадом и варят на проход, уменьшая размеры шва и увеличивая количество слоев.

Возможно также назначение сопутствующего подогрева, когда шов нагревают после того, как температура стали стала ниже температуры роста зерна. При этом удается избежать значительного роста зерна и уменьшить скорость охлаждения в интервале распада аустенита, что уменьшает количество мартенсита в шве и околошовной зоне.

2. Уменьшение содержания водорода в шве и околошовной зоне. Растворимость водорода в аустените (γ -железе) значительно больше, чем в других структурных составляющих. При распаде аустенита образуется свободный диффузионно-подвижный водород, который начинает перемещаться и скапливаться в микротрещинах.

По мере снижения температуры металла давление водорода возрастает и может достигать значений 106 атмосфер. Это способствует раскрытию микротрещин и их росту. На рис. 6.15 показано влияние содержания водорода в металле шва на образование холодных трещин. Из графика следует, что наличие водорода усугубляет отрицательное действие углерода.

Водород в шов попадает обычно вместе с влагой, поэтому обязательны прокалка электродов или флюсов перед сваркой, осушение защитных газов. Влажность защитного газа необходимо контролировать перед сваркой, так как в ряде случаев стандартные осушители не могут обеспечить требуемой степени осушения. В этом случае газ необходимо пропускать через специальные конденсаторы, обеспечивающие его расширение, должны тщательно зачищаться свариваемые кромки, очищаться сварочная проволока. Сварку целесообразно вести на постоянном токе.

3. Снижение напряжений в шве и околошовной зоне. Данный процесс является важным условием предотвращения холодных трещин. При сварке необходимо обеспечить отсутствие значительных растягивающих напряжений в шве и околошовной зоне, которые способствуют раскрытию и росту трещин. Для этого целесообразно устранять жесткие закрепления сварной конструкции, обеспечивая свободную усадку шва. Однако уменьшая таким образом напряжения, мы увеличиваем деформацию конструкции, что не всегда допустимо. Поэтому при сварке среднелегированных сталей необхо­димо более тщательно подходить к проектированию сварных конструкций, обеспечивать рациональную последовательность наложения швов, избегать их пересечения и " скученности".

В ряде случаев для создания в шве и околошовной зоне сжимаю­щих напряжений осуществляют проковку или опрессовку сварного соединения. Она может производиться специальным пневматическим инструментом, прокаткой роликами, местными микровзрывами.

4. Термическая обработка сварной конструкции. Такая обра­ботка проводится для ответственных конструкций, так как являет­ся достаточно дорогой операцией. Ее следует проводить сразу по­сле сварки, пока холодные трещины не образовались. Это время может составлять от нескольких минут до нескольких часов.

Обычно рекомендуется проводить высокий отпуск, который снимает остаточные сварочные напряжения, улучшает структуру и свойства металла шва, снижает твердость закаленных зон сварного соединения и существенно уменьшает вероятность образования хо­лодных трещин. Термообработку можно проводить при помощи ин­дукционного или пламенного нагрева. В некоторых случаях, если нагреть конструкцию сложно, прибегают к выполнению так назы­ваемого отжигающего слоя, когда последний сварной шов выполня­ет роль термообработки для предыдущих.

Для получения особо высокопрочных швов, например при свар­ке стали ЗОХГСНА, проводится полная термообработка после сварки в виде закалки и последующего отпуска. Это позволяет обеспе­чить прочность шва σ в=1600-1800МПа.

5. Рациональный выбор сварочных материалов. Существуют три технологических подхода к выбору сварочных материалов при сварке среднелегированных сталей.

Первый подход реализуется в том случае, если конструкция по­сле сварки подвергается термической обработке. Сварочные мате­риалы при этом должны обеспечивать химический состав шва, близкий к основному металлу. В процессе полной термообработки сварное соединение становится равноценным основному металлу по всему комплексу физико-химических и механических свойств. Высокий отпуск позволяет восстановить пластические свойства шва, устранить трещины, но прочностные показатели шва остаются несколько ниже, чем у основного металла.

Второй подход реализуется в том случае, если конструкция после сварки не подвергается термообработке. При этом в сварном шве должно быть ограничено содержание углерода и большинства легирующих элементов. Сварочные материалы должны обеспечить содержание в шве не более 0, 15 %С; 0, 5 % Si; 1, 5 %Мп; 1, 5 %Сг; 2, 5 %Ni; 0, 5 %V; 1, 0 %Мо; 0, 5 % NB. Комбинируя различные леги­рующие элементы, в указанных пределах можно получить швы с прочностью σ в~800-1000МПа.

Третий подход используют в том случае, если равнопрочность шва и основного металла необязательна, но необходимо получить соединения, обладающие высокой пластичностью. Для этого используют сварочные проволоки аустенитного класса, например Св08Х20Н9Г7Т. Высокая пластичность обеспечивается за счет того, что металл шва не претерпевает полиморфных превращений и сохраняет аустенитную структуру. Аустенит хорошо растворяет уг­лерод и водород, вследствие чего в предварительном подогреве и термообработке обычно нет необходимости. Технология сварки упрощается, однако прочность шва ниже, чем у основного металла.

Особенности сварки различными способами

Ручная дуговая сварка является распространенным способом сварки среднелегированных сталей. Используются электроды с основным типом покрытий. Тип электрода - Э70, Э85, Э100, Э150. Возможно использование электродов, обеспечивающих аустенитную структуру.

При сварке в защитных газах используются Аг, Аг+СО2 и СО2. Сварка в Аг выполняется неплавящимся электродом. Для увеличе­ния глубины проплавления иногда используются активирующие флюсы (АФ). В качестве присадочных материалов применяются проволоки марок Св08Г2С; Св18ХМА; Св18ХГС; СвЮХГ2СМЛ. Возможно применение порошковых проволок, например ПП-АН54. Для сталей ЗОХ2ГСНВМА, 42Х2ГСНМА используются проволоки Св20Х2ГСНВМ; Св20ХСНВФАВД. Прочность шва при проведении полной термообработки на уровне 0, 9σ в основного металла.

 


Поделиться:



Последнее изменение этой страницы: 2019-06-09; Просмотров: 236; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.018 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь